磁化工步电机大效能迅捷勘验装置预设和摹拟

稳定性分析观测器的稳定性即意味着状态的绝对收敛性，其对于永磁同步电机的无传

感器控制具有十分重要的意义。由前述分析得到降阶的电流

-速度子系统是全局能观测的，

因此只要证明所设计的高增益观测器在具体的机电系统中其可调参数

T 及结构指数满足一

定取值范围要求即可以全局收敛则证明了观测器的全局稳定性。高增益观测器稳定性的证明
如 下 ： 取 非 奇 异 线 性 坐 标 变 换

zTz ） （ Λ= ， 其 中 ： }> ， {< ）

（

1pdiagblockTΛ=ΛpkTdiagblockk，，1}>，，{<1=Λ

　　仿真分析本节选取一台实际的电机模型进行速度观测器性能的研究。系统的仿真忽略了
对一些实际器件或单元（例如逆变器环节）的考虑，重在研究这种高增益观测器算法的有
效性，应此在模块中引入常微分方程解算效率较高的

DEE（DifferentialEquationEditor）模

块。
　　永磁同步电机参数值定子绕组电阻

R0.39Ω 定子绕组互感 L0.444mH 极对数 np3 转动惯

量

J0.035kgm2 反电势常数 Ke0.1105Vs 粘滞摩擦系数 f0.0037Nms/rad5.1 电压控制输入设计

为了达到使观测器与实际电机运行进行比较的效果，取

d-q 轴的数学模型作为真实电机的

参考。设电机工作在近似最大转矩控制策略下（

0≈di，iq 用以产生希望的转矩）。实际输入

电压一般是

SPWM 波，可使用数字低通滤波器对其进行平滑作为观测器的输入。此外，为

了观察输出电流

id、iq 带有不可忽视的测量噪声时对观测器的影响，可设定附带高斯白噪声：

均值为零、方差为

0.01，观测器的偏差响应如 7 所示。

　　观测器初始值的设置基于

Matlab6.5/Simulink 的 DEE 微分方程解算模块搭建系统的仿

真模型本系统的仿真中，重点研究速度观测器的跟踪精度，因为速度估计精度直接决定通
过积分获得的转子位置的精度。需要注意的是，模型中间系统和观测器的初始值应设置相等，
这样观测偏差可控制在足够小的范围内。给定参考转速为电机工作范围内的阶跃信号和正弦
信号，经过仿真对任意单位的如的参考转速观测器具有良好的状态跟踪特性。这里给出低速
时的仿真效果：

20rad/s（190rpm）10rad/s（95rpm）和 15+2sin（t）rad/s.